I. Définition et types de broyeurs à jet
UN broyeur à jet, également connu sous le nom de pulvérisateur à jet d'air ou moulin à énergie fluide, est un appareil de broyage ultrafin qui utilise l'énergie de flux d'air à grande vitesse ou vapeur surchauffée provoquer une intensité impact, collision et frottement Le principe de base des broyeurs à jet est d'accélérer les particules de matériau à des vitesses extrêmement élevées grâce à de l'air comprimé. À l'intérieur d'une chambre de broyage spécialement conçue, les particules entrent en collision violemment, ce qui entraîne une pulvérisation efficace.
Les broyeurs à jet sont caractérisés par Granulométrie uniforme, pureté élevée du produit, activité élevée, haut degré d'automatisation, et une excellente adéquation à matériaux à bas point de fusion et thermosensibles. Étant donné que l'interaction entre particules est le mécanisme de broyage dominant, l'efficacité du broyage est élevée et La production de chaleur est minimale, empêchant la dégradation thermique ou la fusion du matériau.
Les broyeurs à jet sont largement utilisés pour le broyage ultrafin et fin dans des industries telles que minéraux non métalliques, produits pharmaceutiques, produits chimiques, métallurgie, et des matériaux de pointe.
Les équipements de fraisage par jet d'air industriels courants comprennent :
- Broyeur à jet plat (disque)
- Broyeur à jet d'air à circuit fermé
- Usine à réaction opposée
- Broyeur à jet à lit fluidisé
- Target Jet Mill
II. Principes de fonctionnement et caractéristiques des différents broyeurs à jet
Broyeur à jet plat 2.1 (disque)
Le broyeur à jet plat, également connu sous le nom de broyeur à jet d'air à disque, a été développé avec succès pour la première fois par Fluid Energy Company (États-Unis) en 1934. Il s'agit de l'un des broyeurs à jet les plus anciens et les plus utilisés dans l'industrie.
2.1.1 Principe de fonctionnement
La matière est accélérée par une buse d'alimentation à jet et introduite dans la chambre de broyage. Sous l'effet d'un flux d'air rotatif, les particules subissent collision mutuelle, frottement et cisaillement, ce qui entraîne une pulvérisation.
Les fines particules sont entraînées par le flux d'air vers le tuyau de sortie central de la chambre de broyage et descendent en spirale vers un séparateur cyclonique pour y être collectées. Les gaz d'échappement sont évacués par le tuyau d'échappement. Les particules grossières sont projetées contre la paroi de la chambre par la force centrifuge et continuent de circuler pour un broyage plus poussé.
2.1.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- structure simple
- Utilisation, démontage, nettoyage et entretien
- Automatique interne classification
Inconvénients :
- Les particules à grande vitesse percutent, frottent et se cisaillent violemment contre la paroi de la chambre, provoquant usure sévère
- Potentiel contamination du produit, notamment lors du broyage de matériaux très durs tels que carbure de silicium ou dioxyde de silicium
- La chambre de broyage doit être revêtue de matériaux ultra-durs et résistants à l'usure (par exemple, le corindon, la zircone, les alliages super-durs)
- Ne convient pas au broyage ultrafin de matériaux ultra-durs ou de haute pureté.
2.2 Broyeur à jet d'air à circulation tubulaire
Le broyeur à jet d'air à conduite circulante, également connu sous le nom de broyeur à jet annulaire vertical, comporte également une classification interne. Il peut être divisé en section transversale constante et section transversale variable modèles. Le type le plus répandu est le broyeur à jet d'air à circulation tubulaire à section variable JOM (type O).
2.2.1 Principe de fonctionnement
Après leur entrée à grande vitesse dans la zone de broyage, les particules sont entraînées par de l'air comprimé pour se déplacer le long d'une surface. Canalisation en forme de O. En raison des différences de rayons entre les trajectoires intérieure et extérieure, les particules situées dans différentes couches se déplacent à des vitesses différentes.
Ce mouvement relatif provoque frottement, cisaillement et collision entre les particules. Sous l'effet de la force centrifuge, les flux de particules denses se stratifient : Les particules grossières migrent vers l'extérieur, alors que Les fines particules se déplacent vers l'intérieur, Les particules convergent et sont évacuées par la sortie. Les particules grossières restent en circulation pour un broyage continu.
2.2.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- structure d'unité principale simple
- Fonctionnement facile
- Broyage simultané et classification automatique
- Équipement de taille compacte avec une capacité de production relativement importante
- La finesse du produit peut atteindre 3–0,2 μm
Inconvénients :
- Érosion et usure importantes de la paroi intérieure du tuyau causées par le flux d'air et le matériau
- Ne convient pas au traitement des matériaux à haute dureté.
- Rendement de broyage minimal et consommation d'énergie maximale parmi les types de broyeurs à jet
2.3 Moulin à jet opposé
Le broyeur à jet opposé, également connu sous le nom de broyeur à jet à contre-courant, est un appareil qui permet un broyage ultrafin grâce à collision directe entre particules dans un flux d'air supersonique.
2.3.1 Principe de fonctionnement
La matière pénètre dans la trémie et est injectée dans la chambre de broyage par un flux d'air à grande vitesse provenant des buses d'alimentation. Simultanément, les particules grossières provenant de la classificateur sont réintroduites dans la chambre de broyage par des buses de broyage.
Les particules entrent en collision frontale et sont pulvérisées, puis entraînées vers le haut par le flux d'air dans la chambre de classification. Un puissant vortex se forme à l'intérieur du classificateur, séparant les particules selon leur taille. Les particules grossières sont projetées vers l'extérieur et retournent dans la chambre de broyage, tandis que les particules fines sortent par l'orifice central pour la séparation gaz-solide et leur collecte.
2.3.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- grande capacité de production
- Réduit l'usure des parois des tuyaux et la contamination du produit
- Convient à la production poudres ultrafines de matériaux à haute dureté
Inconvénients :
- Structure complexe et taille des équipements importante
- Consommation d'énergie élevée
- Une certaine usure se produit encore dans la chambre de broyage et les canalisations.
Parce que le broyage repose principalement sur collision entre particules dès le premier impact, Les broyeurs à jets opposés réduisent considérablement l'usure des parois et la contamination, ce qui les rend adaptés aux matériaux plus durs.
2.4 Broyeur à jet à lit fluidisé
Le broyeur à jet opposé à lit fluidisé combine le Principe de broyage par jets opposés avec un lit fluidisé et des jets de gaz en expansion. Il est considéré comme l'un des technologies de fraisage par jet d'air les plus avancées grâce à son efficacité énergétique, sa capacité élevée, sa faible usure, sa structure compacte et son élévation de température minimale.
2.4.1 Principe de fonctionnement
La matière est introduite dans la trémie d'alimentation par une vanne et acheminée dans la chambre de broyage par une vis sans fin. De l'air comprimé est injecté par des buses opposées, fluidifiant ainsi la matière.
Les particules accélérées convergent aux points d'intersection des buses, où elles subissent collision intense, frottement et cisaillement. Les matériaux du sol sont transportés vers le haut jusqu'à un classificateur ultrafin à turbine. Les particules fines sont évacuées comme produit, tandis que les particules grossières retournent le long de la paroi de la chambre pour un broyage plus poussé. Les gaz d'échappement sont évacués par un dépoussiéreur.
2.4.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- Haute efficacité de broyage et faible consommation d'énergie
Les collisions de particules multi-angles produisent de fortes forces d'interaction, permettant aux particules d'absorber pleinement l'énergie fournie avec une perte de puissance minimale du jet.
L'intégration de la technologie du lit fluidisé et d'un classificateur à turbine horizontale permet une élimination rapide des particules fines, réduisant ainsi le surbroyage.
Comparativement aux broyeurs à jet d'air, la consommation d'énergie moyenne est réduite de 30–50%. - Faible usure et contamination minimale
Dès le premier impact, le broyage est dominé par les collisions entre particules, réduisant considérablement l'usure des parois de la chambre. - Équipement compact et faible encombrement
À capacité égale, les broyeurs à jet à lit fluidisé sont 10–15% de volume plus petit et nécessitent 15–30% moins d'espace d'installation que les broyeurs à jet d'air. - Haut degré d'automatisation
- faible bruit
- grande capacité de production
- Adapté à la production industrielle à grande échelle
Inconvénients :
- L'impact continu à grande vitesse sur les lames du classificateur provoque usure importante lors du traitement de matériaux ultra-durs
Applications :
- Matériaux à haute dureté
- Matériaux de haute pureté
- Minéraux non métalliques stratifiés difficiles à broyer
- Matériaux thermosensibles
- Matériaux à structure poreuse dense
Moulin à jet cible 2,5
2.5.1 Principe de fonctionnement
Le principe de fonctionnement d'un moulin à réaction cible Ce procédé repose sur l'impact à grande vitesse entre des particules de matériau et une surface cible fixe. Le matériau est mélangé à de l'air comprimé dans le tuyau d'alimentation et accéléré. Le jet ainsi obtenu est ensuite évacué par une buse spécialement conçue et dirigé vers une cible. cible d'impact fixe, où les particules sont écrasées lors de la collision.
En fonctionnement, le flux d'air est accéléré à travers la buse pour former un avion supersonique Avant d'entrer dans la chambre de broyage, le matériau est simultanément accéléré et introduit dans la chambre pour un broyage synchronisé. La buse étant installée à un angle aigu par rapport à la chambre de broyage, le jet à haute vitesse induit un mouvement de circulation de particules à l'intérieur de la chambre. La pulvérisation se produit par impacts, collisions, frottements et cisaillements répétés entre les particules et entre les particules et la plaque cible fixe ou la paroi de la chambre.
2.5.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- haute efficacité de broyage
En combinant un flux d'air à grande vitesse et un impact direct sur la surface cible, les broyeurs à jet cible permettent de réduire efficacement les matériaux à la granulométrie souhaitée. La finesse obtenue peut atteindre… échelle micron, ce qui les rend adaptées aux applications exigeant une qualité de poudre rigoureuse. - Distribution granulométrique étroite
En raison de l'interaction relativement faible entre les particules lors du broyage, les broyeurs à jet cible produisent des poudres avec distribution granulométrique uniforme et étroite, évitant ainsi l'usure excessive, l'agglomération et la compression que l'on observe couramment dans les équipements de broyage conventionnels. - Large gamme d'applications
Convient au traitement de divers matériaux en poudre, notamment matériaux visqueux, matériaux fibreux et certaines poudres métalliques, démontrant un fort potentiel pour les applications industrielles. - faible consommation d'énergie
L'optimisation de la dynamique des flux d'air et la conception de la cible améliorent l'efficacité du broyage tout en réduisant la consommation d'énergie globale, répondant ainsi aux exigences modernes. économies d'énergie et réduction des émissions exigences. - Fonctionnement stable et fiable
Grâce à une conception structurelle rationnelle, les broyeurs à jet cible offrent performances stables, longue durée de vie, et un entretien facile.
Inconvénients :
- limitations de dureté du matériau
Lors du traitement de matériaux très durs tels que dioxyde de silicium ou carbure de silicium, le mouvement à grande vitesse des particules peut provoquer des impacts, des frottements et des cisaillements importants contre la paroi de la chambre, ce qui entraîne usure des équipements et contamination potentielle des produits. La dureté du matériau doit donc être soigneusement prise en compte lors du choix de ce type de broyeur à jet. - Capacité de production limitée
Bien que l'efficacité du broyage soit élevée, le principe de fonctionnement et la structure inhérents entraînent généralement débit inférieur. Pour les applications à grande échelle et à haut rendement, d'autres types de broyeurs à jet peuvent être plus appropriés. - coût plus élevé
Les coûts de fabrication et de maintenance sont relativement élevés, ce qui peut limiter l'adoption dans les applications soumises à des contraintes de coûts strictes.
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III. Principes de fonctionnement et caractéristiques des différents broyeurs à jet
Broyeur à jet plat (disque) 3.1
Le broyeur à jet plat, également connu sous le nom de broyeur à jet d'air à disque, a été développé avec succès par Fluid Energy Company (États-Unis) en 1934. C'est le Le premier broyeur à jet développé et le plus largement utilisé dans les applications industrielles.
3.1.1 Principe de fonctionnement
La matière est accélérée par la buse d'un alimentateur à jet à travers l'orifice d'alimentation et introduite dans la chambre de broyage. Sous l'effet d'un flux d'air rotatif, les particules subissent collision mutuelle, frottement et cisaillement, ce qui entraîne une réduction de taille.
Les fines particules sont entraînées par le flux d'air vers le tuyau de sortie central de la chambre de broyage, puis pénètrent dans le séparateur cyclonique où elles descendent en spirale et sont collectées dans la trémie. Les gaz d'échappement sont évacués par le tuyau d'échappement. Les particules grossières sont projetées contre la paroi de la chambre par la force centrifuge et recirculent pour être broyées à nouveau.
3.1.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- structure simple
- Fonctionnement facile
- Démontage, nettoyage et entretien faciles
- Classification interne automatique
Inconvénients :
- À des vitesses de particules élevées, les matériaux entraînés par le flux d'air percutent, frottent et se cisaillent fortement contre la paroi interne de la chambre de broyage, provoquant usure importante
- Potentiel contamination par poudre, notamment lors du traitement de matériaux très durs tels que carbure de silicium et dioxyde de silicium
- Les revêtements de la chambre de broyage doivent être fabriqués en matériaux ultra-durs et résistants à l'usure, tels que le corindon, la zircone ou les alliages super-durs
- Ne convient pas au broyage ultrafin de matériaux ultra-durs ou de haute pureté.
3.2 Broyeur à jet d'air à circulation tubulaire
Le broyeur à jet d'air à conduite circulante, également connu sous le nom de broyeur à jet annulaire vertical, présente une classification interne. Elle peut être divisée en section transversale constante et section transversale variable types. Le plus couramment utilisé est le broyeur à jet d'air à circulation tubulaire à section variable série JOM (type O).
3.2.1 Principe de fonctionnement
Après avoir pénétré à grande vitesse dans la zone de broyage, les particules de matériau sont entraînées par de l'air comprimé pour se déplacer le long d'une surface. Canalisation en forme de O. En raison des rayons différents entre les trajectoires intérieure et extérieure, les particules situées dans différentes couches suivent des trajectoires et des vitesses différentes.
Ce mouvement relatif provoque frottement, cisaillement et collision entre les particules. Sous l'effet de la force centrifuge, les flux de particules denses se stratifient : Les particules grossières migrent vers l'extérieur, alors que Les particules fines se concentrent vers l'intérieur et sont évacuées par la sortie. Les particules grossières restent en circulation pour un broyage continu.
3.2.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- structure d'unité principale simple
- Fonctionnement facile
- Broyage simultané et classification automatique
- Équipement compact à capacité de production élevée
- Excellente finesse du produit, atteignant 3–0,2 μm
Inconvénients :
- Érosion et usure importantes de la paroi intérieure du tuyau causées par le flux d'air et le matériau
- Ne convient pas au traitement des matériaux à haute dureté.
- Rendement de broyage minimal et consommation d'énergie maximale parmi les types de broyeurs à jet
3.3 Moulin à jet opposé
Le broyeur à jet opposé, également connu sous le nom de broyeur à jet à contre-courant, est un appareil qui permet un broyage ultrafin grâce à collision directe entre particules dans un flux d'air supersonique.
3.3.1 Principe de fonctionnement
La matière est introduite par la trémie et injectée dans la chambre de broyage par un flux d'air à grande vitesse provenant des buses d'alimentation. Simultanément, les particules grossières retombant du classificateur sont réinjectées dans la chambre de broyage par les buses de broyage.
Après la collision frontale et la pulvérisation, les particules sont entraînées vers le haut par le flux d'air dans la chambre de classification. À l'intérieur du classificateur, un puissant vortex se forme, séparant les particules selon leur taille. Les particules grossières migrent vers la zone extérieure et retournent dans la chambre de broyage pour un traitement ultérieur, tandis que les particules fines sont évacuées par la sortie centrale pour la séparation gaz-solide et la récupération du produit.
3.3.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- grande capacité de production
- Évite l'usure des parois des tuyaux et la contamination par les matériaux de paroi.
- Capable de produire poudres ultrafines issues de matériaux à haute dureté
Inconvénients :
- Structure complexe et taille des équipements importante
- Consommation d'énergie élevée
- Une certaine usure se produit encore dans la chambre de broyage et les canalisations en raison du flux gaz-solide
En s'appuyant principalement sur collision entre particules dès le premier impact, Les broyeurs à jets opposés réduisent considérablement l'usure des parois et la contamination du produit, ce qui les rend adaptés au traitement de matériaux plus durs.
Ci-dessous se trouve un traduction anglaise professionnelle optimisée pour le référencement naturel de Sections 3.4 et 3.5, écrit dans un un ton technique mais adapté au marketing adapté à Le site web d'Epic Powder Machinery. La terminologie est normalisée pour un public international et conforme aux normes de l'industrie du traitement des poudres.
3.4 Broyeur à jet à lit fluidisé
Le broyeur à jet opposé à lit fluidisé combine le Principe de broyage par jets opposés avec un jet de gaz en expansion dans un lit fluidisé. Ses avantages se reflètent principalement dans Économies d'énergie, capacité de traitement élevée, faible usure, structure compacte, faible encombrement et élévation de température minimale, ce qui en fait l'une des technologies de fraisage par jet les plus avancées actuellement disponibles.
3.4.1 Principe de fonctionnement
La matière est introduite dans la trémie d'alimentation par une vanne et acheminée vers la chambre de broyage par une vis sans fin. De l'air comprimé est injecté dans la chambre de broyage par des buses opposées, ce qui fluidifie la matière.
Les particules accélérées convergent aux points d'intersection des buses, où elles subissent une intense accélération. collision entre particules, frottement et cisaillement, ce qui entraîne une pulvérisation. Les matériaux broyés sont transportés vers le haut par le flux d'air dans un classificateur ultrafin à turbine. Les particules fines sont évacuées par la sortie sous forme de produit fini, tandis que les particules plus grossières retournent le long de la paroi de la chambre vers la zone de broyage pour un traitement ultérieur. Les gaz d'échappement sont évacués par un système de dépoussiérage.
3.4.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- Haute efficacité de broyage et faible consommation d'énergie
Les particules entraînées par le flux d'air entrent en collision sous de multiples angles, subissant de fortes forces d'interaction. Ces contraintes complexes permettent aux particules d'absorber pleinement l'énergie externe avec une perte de puissance minimale du jet.
En combinant la technologie du lit fluidisé avec un classificateur ultrafin à turbine horizontale, les particules fines sont évacuées rapidement, réduisant ainsi les pertes d'énergie dues au surbroyage.
Comparativement aux broyeurs à jet de type disque, la consommation d'énergie moyenne est réduite de 30–50%. - Faible usure et contamination minimale
Dès le premier impact, le broyage est dominé par les collisions entre particules, ce qui réduit considérablement l'impact sur les parois de la chambre. - Structure compacte et faible encombrement
À capacité de production égale, les broyeurs à jet à lit fluidisé ont 10–15% volume d'équipement plus petit et nécessitent 15–30% moins d'espace d'installation que les broyeurs à jet d'air.
Inconvénients :
- L'impact continu à grande vitesse sur les lames du classificateur entraîne usure sévère lors du traitement de matériaux ultra-durs.
Applications :
- Matériaux à haute dureté
- Matériaux de haute pureté
- Minéraux non métalliques stratifiés difficiles à broyer
- Matériaux thermosensibles
- Matériaux à structure poreuse dense
Moulin à jet cible 3.5
3.5.1 Principe de fonctionnement
Dans un moulin à réaction cible, Le matériau est mélangé au flux d'air entrant dans le tube d'alimentation et accéléré avec lui. Après avoir traversé la buse, le jet mélangé à grande vitesse est éjecté et frappe une surface. cible d'impact fixe positionné devant la buse, provoquant la fragmentation des particules.
Au cours de ce processus, le flux d'air est accéléré à travers une buse spécialement conçue dans un avion supersonique Avant d'entrer dans la chambre de broyage, le matériau est simultanément accéléré et introduit dans la chambre pour un broyage synchronisé. La buse étant installée à un angle aigu par rapport à la chambre de broyage, le jet à grande vitesse entraîne le matériau dans un mouvement de circulation à l'intérieur de la chambre. Les particules subissent collision mutuelle, impact avec la plaque cible fixe, frottement et cisaillement, ce qui permet une pulvérisation efficace.
3.5.2 Caractéristiques de performance
Avantages :
- haute efficacité de broyage
En exploitant les effets combinés d'un flux d'air à grande vitesse et de l'impact avec la surface cible, les broyeurs à jet cible peuvent broyer efficacement les matériaux jusqu'à la granulométrie requise, atteignant une finesse de broyage optimale. niveau micron, ce qui les rend adaptés aux applications exigeant une grande rigueur en matière de poudre. - Distribution granulométrique étroite
En raison des forces d'interaction interparticulaires relativement faibles pendant le broyage, les broyeurs à jet cible produisent des poudres avec distribution granulométrique uniforme, évitant ainsi l'usure excessive, l'agglomération et la compression que l'on observe couramment dans les équipements de fraisage traditionnels. - Large gamme d'applications
Convient au traitement de divers matériaux en poudre, notamment matériaux visqueux difficiles à broyer, matériaux fibreux et certaines poudres métalliques, démontrant un fort potentiel d'application industrielle. - faible consommation d'énergie
L'optimisation de la dynamique des flux d'air et de la conception de la surface cible améliore l'efficacité du meulage et réduit la consommation d'énergie, répondant ainsi aux exigences modernes en matière d'économie d'énergie et de réduction des émissions. - Fonctionnement stable et fiable
Grâce à une conception structurelle rationnelle, les broyeurs à jet cible fonctionnent de manière stable, offrent une longue durée de vie et sont faciles à entretenir.
Inconvénients :
- limitations de dureté du matériau
Lors du traitement de matériaux à haute dureté tels que dioxyde de silicium ou carbure de silicium, Les particules se déplaçant à grande vitesse avec le flux d'air peuvent provoquer des impacts, des frottements et des cisaillements importants contre les parois de la chambre, entraînant une usure de celle-ci et une contamination potentielle du produit. Par conséquent, la dureté du matériau doit être soigneusement prise en compte lors du choix d'un broyeur à jet cible. - débit limité
Bien que les broyeurs à jet cible offrent une efficacité de broyage élevée, leur principe de fonctionnement et leur conception structurelle entraînent généralement… capacité de production réduite. Pour une production à grande échelle, d'autres types de broyeurs à jet peuvent être plus adaptés. - coût plus élevé
Les coûts de fabrication et de maintenance sont relativement élevés, ce qui peut limiter leur application dans les industries sensibles aux coûts.
Poudre épique
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— Jason Wang, Ingénieur principal
